ES2941983T3 - Freno de disco con una disposición de monitorización de estado y procedimiento para monitorizar el estado de un freno de disco de esa clase - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un freno de disco (1), preferiblemente accionado por aire comprimido, en particular para un vehículo de motor, comprendiendo dicho freno de disco: una pinza de freno (5) que se extiende sobre un disco de freno (2), está diseñada como un disco deslizante pinza, y está montado en un soporte de freno estacionario (4) de tal manera que puede ser guiado de forma desplazable; dos pastillas de freno (3, 3') que están dispuestas en la pinza de freno (5) y pueden moverse en direcciones opuestas; un dispositivo de sujeción, en particular con una palanca giratoria de freno (9); dos pistones roscados (6, 6') que están atornillados en un puente (7), cooperando el puente (7) con el dispositivo de sujeción, preferentemente con la palanca giratoria de freno (9); un dispositivo de ajuste de desgaste (11) que tiene un dispositivo de ajuste (10a) que está asociado con un pistón roscado (6') de los pistones roscados (6, 6') y que tiene un dispositivo impulsor (10b) que va asociado al otro pistón roscado (6) de los pistones roscados (6, 6'); un dispositivo de monitoreo; y un dispositivo de sincronización (16) por medio del cual los pistones roscados (6, 6') se acoplan de tal manera que un movimiento de rotación de un pistón roscado (6') alrededor de un eje de ajuste (6'a) provoca un movimiento de rotación correspondiente de el otro pistón roscado (6) alrededor de un eje impulsor (6a), y viceversa. El dispositivo de monitoreo comprende una disposición (200) para monitorear el estado del freno de disco (1) utilizando un conjunto modular de sensores (17, 18, 19). La invención también se refiere a un método para monitorear el estado del freno de disco (1). y un dispositivo de sincronización (16) por medio del cual los pistones roscados (6, 6') se acoplan de tal manera que un movimiento de rotación de un pistón roscado (6') alrededor de un eje de ajuste (6'a) provoca un movimiento de rotación correspondiente de el otro pistón roscado (6) alrededor de un eje impulsor (6a), y viceversa. El dispositivo de monitoreo comprende una disposición (200) para monitorear el estado del freno de disco (1) utilizando un conjunto modular de sensores (17, 18, 19). La invención también se refiere a un método para monitorear el estado del freno de disco (1). y un dispositivo de sincronización (16) por medio del cual los pistones roscados (6, 6') se acoplan de tal manera que un movimiento de rotación de un pistón roscado (6') alrededor de un eje de ajuste (6'a) provoca un movimiento de rotación correspondiente de el otro pistón roscado (6) alrededor de un eje impulsor (6a), y viceversa. El dispositivo de monitoreo comprende una disposición (200) para monitorear el estado del freno de disco (1) utilizando un conjunto modular de sensores (17, 18, 19). La invención también se refiere a un método para monitorear el estado del freno de disco (1). El dispositivo de monitoreo comprende una disposición (200) para monitorear el estado del freno de disco (1) utilizando un conjunto modular de sensores (17, 18, 19). La invención también se refiere a un método para monitorear el estado del freno de disco (1). El dispositivo de monitoreo comprende una disposición (200) para monitorear el estado del freno de disco (1) utilizando un conjunto modular de sensores (17, 18, 19). La invención también se refiere a un método para monitorear el estado del freno de disco (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Freno de disco con una disposición de monitorización de estado y procedimiento para monitorizar el estado de un freno de disco de esa clase

La presente invención hace referencia a un freno de disco según el preámbulo de la reivindicación 1. La invención también hace referencia a un procedimiento para monitorizar el estado de un freno de disco de esa clase.

Actualmente, los frenos de disco son habituales en el área de los automóviles y los vehículos utilitarios. En la forma de construcción típica de un freno de disco, el mismo se compone de una pinza de freno junto con el sistema mecánico interno, que en general está formado por dos forros de freno y el disco de freno.

Una solicitud de frenado tiene lugar mediante un usuario/conductor o un sistema de asistencia, y por ejemplo se transforma en una señal de presión que se encuentra presente en un cilindro de freno. De este modo, las fuerzas del cilindro se introducen en un sistema mecánico interno, mediante el cilindro accionado de forma neumática, se intensifican mediante un mecanismo excéntrico y se transmiten como una fuerza de aplicación, mediante pistones roscados, a los forros de freno y al disco de freno. El sistema mecánico interno se denomina también como dispositivo de aplicación y presenta por ejemplo una palanca rotativa de freno, que interactúa con un puente, en el que están atornillados los pistones roscados. Debido a esto, los forros de freno son presionados contra el disco de freno y provocan un frenado de un vehículo, al cual está asociado el freno de disco. Los pistones roscados también se denominan como husillos roscados.

Las fuerzas de aplicación, mediante los dos forros de freno, actúan sobre el disco de freno. Puesto que los forros, en cuanto a su construcción, se diseñan como piezas de desgaste, en general éstos son más flexibles que el disco de freno, es decir que los forros, durante su vida útil, experimentan una variación del grosor del forro, desgastándose. El disco de freno también puede desgastarse. Debido a ese desgaste de los participantes de la fricción, los forros de freno y el disco de freno, resulta necesario que un dispositivo de reajuste de desgaste compense la variación debido al desgaste, regulando un juego constante. Un juego constante es necesario para mantener reducidos los tiempos de reacción, para garantizar una marcha suave del disco de freno y para tener a disposición una reserva de carrera para casos de carga límite.

Un dispositivo de reajuste, mediante el pistón roscado, compensa el desgaste de los participantes de la fricción, los forros de freno y el disco de freno.

En el documento DE102012108672 B3 se describen un dispositivo de reajuste de desgaste de un freno de disco, un freno de disco correspondiente y un procedimiento para operar un dispositivo de reajuste de desgaste.

El documento DE 102013 112813 A1 hace referencia a un dispositivo sensor para un freno de disco. El dispositivo sensor presenta un mecanismo de transmisión sensor que puede acoplarse a por lo menos un captador, donde el mecanismo de transmisión sensor está dispuesto en una carcasa, como un mecanismo de transmisión planetario, y presenta una entrada para una primera variable que debe ser detectada por el dispositivo sensor, que está asociada a un desgaste del freno de disco, y una entrada para una segunda variable que debe ser detectada por el dispositivo sensor, que está asociada a una carrera de accionamiento del freno de disco.

En la solicitud DE 102013 112527 A1 se describe un dispositivo para monitorizar el juego, el desgaste individual y el desgaste total de un freno. Un sensor de posición de la pinza está acoplado aquí a por lo menos una guía de la pinza. Una carrera de la palanca, así como el juego, son monitorizados mediante un sensor de desplazamiento con unidad de control.

Teniendo en cuenta una marcha altamente automatizada, así como autónoma, existe la necesidad constante de automatizar funciones y de realizar de funciones de seguridad, donde al mismo tiempo los costes de montaje y mantenimiento no deben aumentarse, sino reducirse.

El objeto de la presente invención en particular consiste en proporcionar un freno de disco mejorado con un dispositivo de monitorización mejorado.

Otro objeto consiste en proporcionar un procedimiento para monitorizar el estado de un freno de disco.

El objeto se soluciona mediante un freno de disco con las características de la reivindicación 1. Además, el otro objeto se soluciona mediante un procedimiento con las características de la reivindicación 21.

Se crea un freno de disco que, teniendo en cuenta una marcha altamente automatizada (SAE nivel 4), así como autónoma (SAE nivel 5), presenta una disposición para monitorizar el estado del freno de disco, como un criterio importante para la realización de distintas funciones (de seguridad). Una regulación, mediante el software de un dispositivo de control y una unidad de conmutación - sin el nivel anexo de seguridad de un conductor humano -detecta posibles estados de falla, y realiza las contramedidas necesarias para reducir los riesgos a un mínimo y para mantener la seguridad. Para ello, se considera ventajoso que determinadas variables de estado del dispositivo de frenado puedan ser monitorizadas durante el periodo de utilización del freno de disco, en cuanto a un comportamiento de falla.

Una idea de la invención consiste en perfeccionar los principios conocidos para la monitorización de un estado, para obtener un sistema de frenado mejorado, así como una monitorización del estado mejorada.

Un freno de disco según la invención comprende las características de la reivindicación 1.

Una ventaja especial reside en el hecho de que puede posibilitarse un control específico del mantenimiento, así como de las permanencias en el taller (mantenimiento predictivo), así como un aumento de la seguridad del dispositivo de frenado, debido a la monitorización completa de las variables de estado, con un sistema sensor combinado.

En este caso, se considera especialmente preferente que el sistema sensor esté estructurado de forma modular, mientras que pueden mantenerse las interfaces en el sistema sensor, y desde una unidad de conmutación hacia un dispositivo de control externo, independientemente de la extensión del sensor utilizada. De este modo es posible una mejora modular sencilla de las posibilidades de monitorización, ya que la conexión entre la unidad de conmutación y el dispositivo de control externo se mantiene invariable. La evaluación necesaria tiene lugar con la ayuda de un microcontrolador en la unidad de conmutación, o mediante la unidad de control externa.

Con ello, los dispositivos de frenado pueden equiparse posteriormente de forma sencilla en vehículos que ya se encuentran en el área. Una activación mediante software, de las funciones en el sistema de frenado electrónico, puede tener lugar mediante una actualización de software durante una permanencia en el taller, mediante cables o de forma inalámbrica. También es posible una activación sin una visita al taller, mediante un acceso a Internet inalámbrico o mediante una conexión por cables.

Mediante la estructura modular, así como manteniendo las interfaces, puede tener lugar un aumento de la seguridad para aplicaciones determinadas, de forma conveniente en cuanto a los costes, así como sin una gran complejidad. Con ello, resulta la ventaja de una regulación mejorada del freno, con ventajas para el comportamiento de frenado y para la monitorización del freno. De este modo, se monitorizan el desplazamiento de la pinza flotante, el juego, el desgaste total, así como el desgaste individual del respectivo forro y del disco de freno, para detectar fallas de funcionamiento y reconocer estados críticos. Una monitorización de estado global representa una ventaja importante ante todo en cuanto a las aplicaciones en la marcha altamente automatizada (SAE nivel 4) o en la marcha autónoma (SAE nivel 5), ya que en el caso de una falla se suprime el nivel anexo de seguridad del conductor.

En las reivindicaciones dependientes se indican otras configuraciones ventajosas.

En una realización, la disposición para la monitorización de estado del freno de disco comprende un sensor de la pinza para detectar una posición de la pinza de freno en dirección de un eje del disco de freno, del disco de freno, un sensor de desgaste total para detectar un desgaste total de forros de freno y el disco de freno y para detectar una carrera del dispositivo de aplicación, en particular de la palanca rotativa de freno, un sensor de presión para detectar una presión de un espacio interno de una sección de aplicación de la pinza de freno, un elemento de acoplamiento para acoplar el sensor de desgaste total al dispositivo de reajuste y al dispositivo de aplicación, y una unidad de conmutación que se encuentra conectada a los sensores mediante cables o de forma inalámbrica.

Los sensores, en este caso, están conectados a la unidad de conmutación electrónica mediante cables o de forma inalámbrica. La misma, mediante cables o de forma inalámbrica, intercambia información con un dispositivo de control externo. La unidad de conmutación, también mediante el sistema sensor en el freno o dentro del mismo, reúne información específica y la envía al dispositivo de control externo para convertirla en espectros de carga específicos.

De este modo, ventajosamente, es posible detectar la siguiente información de estado del freno.

• medición del grosor del forro, así como del desgaste individual de los participantes de la fricción, forros de freno y disco de freno

• medición del desgaste total de los participantes de la fricción, forros de freno y disco de freno

• medición de la posición de la pinza, es decir, de la posición de la pinza de freno en la dirección del eje del disco de freno, para sacar conclusiones sobre el estado de la(s) guía(s) de la pinza

• medición de la presión del espacio interno de la pinza, es decir, de la presión del espacio interno de la sección de aplicación de la pinza de freno, para la monitorización de estado de las juntas de la placa base, de las juntas de las piezas de presión, de las juntas de la tapa y de la carcasa del sensor, y similares

• medición de la carrera de la palanca, así como de la carrera de la unidad de aplicación (palanca rotativa de freno, así como puente)

• medición de la temperatura del sistema de frenado mediante un equivalente de temperatura, según la ecuación de estado térmica (presión) para la monitorización de estado (caja caliente)

• monitorización del freno de estacionamiento, así como plausibilización

• monitorización del estado mecánico de las guías del sistema mecánico interno

• monitorización de la histéresis

• almacenamiento de espectros de carga específicos, de forma descentralizada, en la unidad de frenado, así como en el dispositivo de control y/o en medios de almacenamiento adicionales

En otra realización se prevé que el sensor de desgaste total, con un accionador del husillo y un mecanismo de transmisión planetario, estén dispuestos coaxialmente con respecto al pistón roscado, en el dispositivo de arrastre. De ello resulta una estructura ventajosamente compacta.

Además, de manera ventajosa, una estructura compacta puede mejorarse cuando el sensor de desgaste total y el sensor de presión, junto con un accionador del husillo y un mecanismo de transmisión planetario, forman una unidad de sensor, donde la unidad de sensor y el elemento de acoplamiento están dispuestos en el dispositivo de arrastre. Además, se considera ventajoso que el sensor de presión esté integrado en una platina del sensor de desgaste total. En este caso, también es posible que el sensor de presión esté conformado como un componente que puede enchufarse o como una platina que puede encajarse, debido a lo cual se posibilita un equipamiento posterior ventajoso.

En otra configuración, el elemento de acoplamiento está dispuesto coaxialmente con respecto al pistón roscado y a modo de un manguito, sobre el pistón roscado del dispositivo de arrastre, donde el elemento de acoplamiento, mediante una sección de accionamiento, en un extremo, está acoplado al pistón roscado de forma resistente a la torsión, y donde el otro extremo del elemento de acoplamiento, mediante una sección accionada, está conectado al accionador del husillo. De ello no sólo resulta una estructura compacta, sino también un montaje ventajosamente sencillo.

En otra realización, donde el dispositivo de sincronización presenta ruedas de acoplamiento que están dispuestas en el puente de forma fija en el lugar y de forma giratoria, y de las cuales respectivamente una está acoplada de forma resistente a la torsión con el respectivo pistón roscado, se prevé que la sección de accionamiento del elemento de acoplamiento está acoplada de forma resistente a la torsión con la rueda de acoplamiento del dispositivo de sincronización, que pertenece al pistón roscado del dispositivo de arrastre. La ventaja consiste aquí en que el elemento de acoplamiento, mediante el acoplamiento con la rueda de acoplamiento, no sólo experimenta el movimiento de rotación del pistón roscado durante un proceso de reajuste, sino que también se aplica en cada proceso de frenado con la carrera del puente y, con ello, con la carrera de la palanca rotativa de freno.

En otra realización se prevé que el elemento de acoplamiento presente dos secciones de conexión dispuestas enfrentadas, que conectan la sección de accionamiento y la sección accionada, y donde cada sección de conexión se compone de dos secciones triangulares, cuyas puntas están conectadas, y donde el lado base de una sección triangular está conectado a la sección de accionamiento, y el lado base de la otra sección triangular está conectado a la sección accionada. El elemento de acoplamiento, mediante esta estructura elástica especial, de manera ventajosa, puede transmitir los movimientos relevantes (rotación, traslación) casi sin juego, pero puede compensar los movimientos radiales debido a variables de perturbación, como vibraciones, etc.

En otra realización, el elemento de acoplamiento está acoplado al sistema de transmisión planetario, de manera que el elemento de acoplamiento transmite un movimiento de rotación del husillo roscado a una primera entrada del mecanismo de transmisión planetario y de manera que el elemento de acoplamiento transmite un movimiento de carrera lineal del puente como un movimiento de carrera lineal, de forma coaxial con respecto al pistón roscado, en dirección del eje del disco de freno, hacia el accionador del husillo.

Además se prevé que el accionador del husillo esté acoplado al mecanismo de transmisión planetario, de manera que el accionador del husillo transmita el movimiento de rotación del elemento de acoplamiento a una primera entrada del mecanismo de transmisión planetario, y de manera que el accionador de husillo convierta el movimiento de carrera lineal del elemento de acoplamiento en un movimiento de rotación, y que transmita ese movimiento de rotación a una segunda entrada del mecanismo de transmisión planetario.

En otra realización, el elemento de acoplamiento, el accionador del husillo, el mecanismo de transmisión planetario y el sensor de desgaste total están dispuestos de forma consecutiva en el curso de un eje del elemento de arrastre del dispositivo de arrastre, partiendo desde el puente. De este modo se logra una estructura ventajosamente compacta. Además, no sólo para una estructura compacta, sino también para un montaje sencillo, se considera ventajoso que el accionador del husillo, el mecanismo de transmisión planetario, el sensor de desgaste total, y el sensor de presión, como unidad de sensor, estén dispuestos dentro de una carcasa del sensor, así como sobre un soporte o en el mismo, donde la carcasa del sensor se extiende a través de una abertura de paso asociada al dispositivo de arrastre, de una pared externa de la sección de aplicación de la pinza de freno, y se proyecta hacia el exterior con una sección a modo de una tapa, desde la pared externa.

Cuando la sección de la carcasa del sensor, a modo de una tapa, presenta una ampliación lateral, que presenta tanto una conexión enchufable hacia una sección de conexión del sensor de la pinza, como también una conexión en común de los sensores, resulta la ventaja de una conexión integrada del sensor de la pinza.

Adicionalmente, se considera ventajoso que la ampliación lateral de la sección a modo de una tapa, de la carcasa del sensor, forme un soporte para el sensor de la pinza.

En otra realización, el sensor de la pinza comprende una carcasa con una sección de conexión, una barra y un resorte, donde un extremo libre de la barra presenta una sección de contacto, donde el otro extremo de la barra se extiende hacia la carcasa, es guiado en la misma de forma desplazable, en contra de la fuerza del resorte, del resorte, y está acoplado a un sensor lineal. Ésta es una estructura ventajosamente sencilla y compacta.

En otra realización, el sensor de la pinza está colocado por fuera de la pinza de freno en la sección de aplicación de la pinza de freno, de manera que la sección de contacto del extremo libre de la barra del sensor de la pinza está en contacto con una parte/un componente fijo en el lugar del freno de disco, o con una parte fija en el lugar de un vehículo, al que está asociado el freno de disco y/o con una sección del componente fijo en el lugar/la parte, y mediante la fuerza del resorte, del resorte, es presionada contra el componente fijo en el lugar. De este modo, de manera ventajosa, es posible que pueda accederse fácilmente al sensor de la pinza y que éste pueda ser cambiado, no sólo para trabajos de mantenimiento y de reemplazo, sino también que pueda colocarse posteriormente, como una pieza de reequipamiento.

En otra realización se prevé que el componente fijo en el lugar del freno de disco sea el soporte del freno, debido a lo cual, de manera ventajosa, no se requiere ningún componente adicional.

Se considera ventajoso que el componente fijo en el lugar del freno de disco sea una barra soporte del soporte del freno, ya que en ese caso está presente una sección que ya se encuentra mecanizada para esa fijación durante la fabricación del soporte del freno y, con ello, puede utilizarse sin una mecanización adicional, como referencia para el sensor de la pinza.

En otra realización alternativa, el sensor de la pinza puede estar colocado por fuera de la pinza de freno con su carcasa, en una parte del eje fija en el lugar de un vehículo, al cual está asociado el freno de disco, así como en el soporte del freno, de manera que la sección de contacto del extremo libre de la barra del sensor de la pinza se encuentra en contacto con la pinza de freno y/o con una sección de la pinza de freno, y mediante la fuerza del resorte, del resorte, es presionada contra la pinza de freno y/o contra la sección de la pinza de freno. Esto puede ser ventajoso en el caso de condiciones de montaje especiales.

En otra realización se prevé que la disposición para la monitorización de estado del freno de disco presente al menos un sensor de temperatura dentro y/o fuera de la pinza de freno. De ello resulta la ventaja de una ampliación de la monitorización de los estados del freno de disco.

Se considera especialmente ventajoso que la disposición para la monitorización de estado del freno de disco presente al menos una interfaz en común para los sensores, ya que de ese modo no se requiere un cableado adicional.

En otra realización del procedimiento, mediante un sensor de presión se realizan una monitorización de juntas de un espacio interno de una sección de aplicación de una pinza de freno del freno de disco, una monitorización de cajas calientes debido a una señal del sensor de presión, equivalente a la temperatura, y una plausibilización del juego. De ello resulta la ventaja de que el sensor de presión puede utilizarse para varias tareas de detección. De ello resulta además la ventaja de otra monitorización de estado importante de las juntas. Debido a juntas dañadas o defectuosas se produce una entrada de humedad en el espacio interno del freno y, con ello, eventualmente la falla de piezas electrónicas o la corrosión de piezas mecánicas internas. De este modo, ventajosamente, esto puede detectarse con tiempo suficiente, de manera que se lo pueda impedir.

En otra realización, mediante un sensor de la pinza se realizan una detección y una monitorización de la posición de la pinza de freno, de un desgaste del forro individual de un forro de freno externo o del lado posterior y una monitorización de un estado de guías y/o apoyos de la pinza de freno. De ello resulta una reducción de sensores adicionales, ya que esas funciones pueden ser asumidas por el sensor de la pinza.

Cuando mediante al menos un sensor de temperatura se realizan una detección y una monitorización de temperaturas del freno de disco, una monitorización de estado puede mejorarse de manera ventajosa, ya que a partir de los perfiles de temperatura y las temperaturas, en comparación con valores límite previamente definidos, pueden pronosticarse mantenimientos determinados. Lo mencionado puede ahorrar costes, donde también puede prolongarse un periodo de utilización.

Además, se considera ventajoso que una transmisión de datos de las señales de los sensores tenga lugar mediante una línea de datos analógica en común y/o mediante una conexión de datos digital, ya que de ese modo puede prescindirse de trabajos de instalación adicionales debido a cableados, por ejemplo en el caso de equipamientos posteriores.

En una realización, una transmisión de datos analógica de las señales de los sensores tiene lugar mediante multiplexores, mediante una lectura secuencial de los datos de monitorización de los sensores individuales. Con ello es posible una comunicación ventajosa con un dispositivo de control correspondiente del freno, cuando el mismo, por ejemplo, sólo está diseñado para una transmisión de datos analógica, o también está diseñado para ello.

En otra realización, una transmisión de datos digital de las señales de los sensores puede tener lugar mediante la utilización de un protocolo de bus digital, donde un maestro está dispuesto en un dispositivo de control externo. Gracias a esto es posible una comunicación ventajosa con un sistema de bus de un dispositivo de control.

Además, de manera ventajosa, es posible que igualmente puedan monitorizarse la presión de reacción, la presión de aplicación, la liberación del freno y la histéresis. Como una ventaja adicional, mediante el dispositivo de monitorización de estado puede tener lugar un control de plausibilidad del freno de estacionamiento.

Resultan las siguientes ventajas:

1. Una posibilidad de ampliación modular, manteniendo la interfaz de cable del freno hacia el sistema de frenado (el cable se proporciona con el equipo original del fabricante). Por ejemplo, de este modo, la compañía operadora de la flota puede ampliar vehículos individuales, de forma específica, con un sistema de sensores correspondiente.

2. Una monitorización completa del freno de disco y, debido a esto, una monitorización de todas las variables de estado relevantes.

3. Una ampliación de la monitorización de la estanqueidad.

4. Las soluciones descritas detectan el juego del freno de disco, impidiendo de ese modo una así llamada caja caliente del freno, en el caso de un juego significativamente demasiado reducido. Una caja caliente es relevante para la seguridad, ya que debido a ello los neumáticos pueden dañarse o arruinarse. Una mera medición de la distancia del juego, sin embargo, no proporciona un indicador 100% fiable para una caja caliente, ya que los forros de freno compensan un desgaste continuo de los forros debido al desgaste en caliente y, de este modo, pueden impedir una caja caliente. Es posible evitar una señal de alerta errónea y una permanencia en el taller, debido a la misma, en donde se evalúan la temperatura del sistema de frenado u otra señal equivalente a la temperatura. Del mismo modo, esto se garantiza mediante la evaluación de la presión interna de los frenos. Si el nivel de presión en un freno aumenta en alto grado, de forma desproporcionada en comparación con los niveles de presión de los otros frenos, puede deducirse un desarrollo del calor, ya que la temperatura y la presión están relacionadas físicamente, lo cual se describe mediante la ecuación de estado térmica.

5. Además, pueden estar proporcionadas interfaces libres, adicionales, para equipar posteriormente posibles sensores.

6. En particular, gracias a la estructura modular resultan varias combinaciones partiendo de una variante inicial que puede denominarse como variante mínima: sensor de desgaste total y sensor de desgaste totalsensor de presión, y monitorización de carrera mediante el sensor de desgaste total-accionador del husillo y sensor de desgaste total-sensor de posición de la pinza, monitorización de carrera mediante el accionador del husillo y el sensor de desgaste total-sensor de presión, sensor de presión y sensor de desgaste total -sensor de posición de la pinza, monitorización de carrera mediante el accionador del husillo y el sensor de desgaste total-sensor de posición de la pinza, monitorización de carrera mediante el accionador del husillo, sensor de posición de la pinza y sensor de presión.

7. Mediante la estructura modular, del mismo modo, puede prescindirse de distintas variantes de la carcasa y, por consiguiente, de manera preventiva, puede impedirse una inversión adicional que se presenta para variantes adicionales.

A continuación, la invención se explica en detalle mediante ejemplos de ejecución a modo de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos que se adjuntan. Muestran:

Figura 1 una vista en sección esquemática de un freno de disco según el estado de la técnica;

Figuras 2 a 4 secciones parciales esquemáticas, en perspectiva, de un ejemplo de ejecución de un freno de disco según la invención;

Figura 5 una vista lateral esquemática de un sensor de la pinza;

Figura 6 una vista lateral esquemática de un elemento de acoplamiento y una vista en sección parcial de una unidad de sensor; y

Figura 7 una vista en perspectiva esquemática del elemento de acoplamiento.

La figura 1 muestra una vista en sección esquemática de un freno de disco 1' según el estado de la técnica.

Por el término "arriba", así como "lado superior" debe entenderse el lado del respectivo componente que, en el estado montado en el freno de disco 1, 1', señala hacia el lado de aplicación. El "lado inferior" del respectivo componente, así como "abajo", señala entonces hacia el disco de freno 2.

El freno de disco 1' según el estado de la técnica se describe a continuación sólo de forma resumida. Su estructura y funcionamiento están descritos en detalle en el documento DE 102012108672 B3.

El freno de disco 1' es en este caso un freno de dos pistones y comprende un disco de freno 2 con un eje del disco de freno 2a, forros de freno 3, 3', un soporte del freno 4, una pinza de freno 5, un dispositivo de aplicación con dos pistones roscados 6, 6', un puente 7 y una palanca rotativa de freno 9, un dispositivo de reajuste de desgaste 10 con un dispositivo de reajuste 10a y con un dispositivo de arrastre 10b con un sensor de desgaste 11, así como un dispositivo de sincronización 16. Además, al freno de disco 1' se encuentra asociado un dispositivo de control 26. A ambos lados del disco de freno 2 está dispuesto un forro de freno 3, 3' con respectivamente un soporte del forro de freno 3a, 3'a, sobre el que respectivamente está colocado un forro de fricción 3b, 3'b. El forro de freno 3, que se encuentra entre la sección de aplicación 5a y el disco de freno 2, se denomina como forro de freno 3 del lado de aplicación, donde el forro de freno 3' del otro lado del disco de freno 2, entre la sección posterior 5b y el disco de freno 2, se denomina como forro de freno 3' del lado posterior o del lado de reacción.

La pinza de freno 5, en este caso como una pinza flotante, se superpone al disco de freno 2. La pinza de freno 5 presenta una sección de aplicación 5a y una sección posterior 5b, y está colocada guiada de forma desplazable en dirección del eje del disco de freno 2a, mediante guías de la pinza 4a, 4'a, con la sección de aplicación 5a, en el soporte del freno 4 fijo en el lugar. En la sección de aplicación 5a de la pinza de freno 5, el dispositivo de aplicación está dispuesto en un espacio interno 5c de la sección de aplicación 5a.

El soporte del forro de freno 3a del lado de aplicación se encuentra en contacto con los pistones roscados 6, 6' mediante piezas de presión 6b, 6'b que están dispuestas en los extremos de los pistones roscados 6, 6'. El otro soporte del forro de freno 3', del lado de reacción, está fijado en el otro lado del disco de freno, en la sección posterior 5b de la pinza de freno 5. Los pistones roscados 6, 6' están dispuestos de forma giratoria respectivamente en el puente 7, que también se denomina como travesaño.

El puente 7, en un lado que señala hacia fuera, desde el disco de freno 2, está en contacto con la palanca rotativa de freno 9, y sobre el lado opuesto, que señala hacia el disco de freno 2, está provisto de un resorte de compresión 7a que se apoya sobre una placa base 8.

La placa base 8 cierra el espacio interno 5c de la sección de aplicación 5a de la pinza de freno 5, donde los pistones roscados 6, 6', con las piezas de presión 6b, 6'b, se extienden respectivamente a través de una abertura, a través de la placa base 8 De este modo, las piezas de presión 6b, 6'b respectivamente están estanqueizadas mediante una junta 8a, 8'a, aquí un fuelle elástico, con respecto a la placa base 8.

El espacio interno 5c de la sección de aplicación 5a, además, en el área de los otros extremos de los pistones roscados 6, 6', está definido por una pared externa 5d. En la pared externa 5d están realizadas aberturas de paso, de forma coaxial con respecto a los pistones roscados 6, 6'. La abertura de paso que pertenece al pistón roscado 6' con el dispositivo de reajuste 10a, en el espacio interno 5c, está cerrada de forma estanca mediante una tapa 12. La otra abertura de paso que está asociada al otro pistón roscado 6, con el dispositivo de arrastre 10b, está cerrada de forma estanca mediante una carcasa del sensor 13, con el sensor de desgaste 11.

El dispositivo de sincronización 16, con ruedas de sincronización 16a, 16'a y un medio de sincronización 16b, que aquí es una cadena, está dispuesto en el puente 7.

El puente 7 y, con ello, los pistones roscados 6, 6' atornillados en el mismo, pueden ser desplazados por la palanca rotativa de freno 9, en dirección del eje del disco de freno 2a. Un movimiento hacia el disco de freno 2 se denomina como movimiento de aplicación, y un movimiento en la dirección contraria se denomina como movimiento de liberación. Mediante el resorte de compresión 7a, el puente 7, durante el movimiento de liberación, se desplaza de regreso hacia la posición liberada, mostrada en la figura 1, del freno de disco 1.

Una distancia entre los forros de freno 3, 3' y el disco de freno 2, en la posición liberada, se denomina como juego. El dispositivo de reajuste de desgaste 11 está diseñado para el reajuste de desgaste de un juego, previamente determinado, que se denomina como juego nominal. Por el término "reajuste" debe entenderse aquí una reducción del juego.

El dispositivo de reajuste de desgaste 10 comprende aquí el dispositivo de reajuste 10a y el dispositivo de arrastre 10b. El dispositivo de reajuste 10a está dispuesto en un pistón roscado 6', hacia un eje del elemento de reajuste 6'a, que es el eje central del pistón roscado 6'. Una descripción detallada del dispositivo de reajuste 10a se encuentra en el documento DE 102012108672 B3.

El dispositivo de arrastre 10b está dispuesto coaxialmente con respecto al otro pistón roscado 6 y a un eje del elemento de arrastre 6a, que forma el eje central del pistón roscado 6. A diferencia del pistón roscado 6' del dispositivo de reajuste 10a, en el pistón roscado 6 está montado un manguito de montaje 15, de forma resistente a la torsión. El extremo del lado de aplicación del manguito de montaje 15 está diseñado como un acoplamiento 15a. Mediante ese acoplamiento 15a, el manguito de montaje 15 está acoplado al sensor de desgaste 11.

Un elemento captador del sensor de desgaste 11 es un sensor angular, por ejemplo un potenciómetro, y detecta la posición angular del pistón roscado 6 alrededor del eje del elemento de arrastre 6a. La evaluación de esa posición angular permite deducir el estado de desgaste de los forros de freno 3, 3' y del disco de freno 2, ya que el pistón roscado 6, mediante el dispositivo de sincronización 16, está acoplado al otro pistón roscado 6'. De este modo, el sensor de desgaste 11 se utiliza para detectar el estado de desgaste de los forros de freno 3, 3' y del disco de freno 2. El sensor de desgaste 11, mediante una conexión 14, una interfaz, por ejemplo una interfaz de cable, mediante cables no mostrados (de forma eléctricamente u ópticamente conductora), está conectado al dispositivo de control 100 que puede efectuar la evaluación.

El eje del elemento de arrastre 6a, el eje del elemento de reajuste 6'a y el eje del disco de freno 2a están dispuestos paralelamente uno con respecto a otro.

El dispositivo de reajuste 10a del dispositivo de reajuste de desgaste 10, mediante un accionamiento no mostrado, interactúa con la palanca rotativa de freno 9.

El dispositivo de reajuste 10a y el dispositivo de arrastre 10b, mediante el dispositivo de sincronización 16, están acoplados de manera que un movimiento de torsión del pistón roscado 6' alrededor del eje del elemento de reajuste 6'a provoca un movimiento de torsión correspondiente del otro pistón roscado 6 alrededor del eje del elemento de arrastre 6a, y de forma inversa. Un movimiento de torsión para el reajuste de los pistones roscados 6, 6', al producirse un desgaste del forro, es producido mediante el dispositivo de reajuste 10a, accionado por la palanca rotativa de freno 9. Para una descripción más detallada se remite al documento DE 102012108672 B3.

El dispositivo de sincronización 16, en este caso, está dispuesto sobre un lado superior o puente 7, entre el puente 7 y la palanca rotativa de freno 9, y comprende una rueda de acoplamiento 16'a, que está acoplada al pistón roscado 6' con el dispositivo de reajuste 10a, otra rueda de acoplamiento 16a que está acoplada al otro pistón roscado 6 y al dispositivo de arrastre 10b, y un medio de sincronización 16b, al que están acopladas las ruedas de acoplamiento 16a y 16'a. El medio de sincronización 16b en este caso es una cadena. De este modo, las ruedas de acoplamiento 16a, 16'a están diseñadas como ruedas de cadena. Con ello se garantiza un movimiento de rotación sincrónico de los pistones roscados 6, 6' en los procesos de reajuste de desgaste (accionamiento mediante el dispositivo de reajuste 10a) y ajustes en los trabajos de mantenimiento, por ejemplo cambio del forro (accionamiento manual mediante un extremo de accionamiento, no mostrado, del dispositivo del elemento de arrastre 10b).

Al mismo tiempo, de ese modo, el sensor de desgaste 11 que está acoplado al dispositivo del elemento de arrastre 10b, se ajusta en función del reajuste de desgaste del dispositivo de reajuste 10a.

En las figuras 2 a 4 se muestran vistas en sección esquemáticas en perspectiva de un ejemplo de ejecución de un freno de disco 1 según la invención.

La figura 2 representa el freno de disco 1 según la invención con una disposición de monitorización de estado 200. El freno de disco 1 se observa desde la pared externa 5d de la sección de aplicación 5a de la pinza de freno 5, con una brida del cilindro de freno BZ, en la cual se coloca un accionamiento del freno, por ejemplo un cilindro neumático. Una sección parcial se extiende en dirección del eje del disco de freno 2a, en un plano vertical, a través del disco de freno 2, de los forros de freno 3, 3', del soporte del freno 4, de la sección de aplicación 5a y de la sección posterior 5b de la pinza de freno 5. Además, un plano de sección vertical y un plano de sección horizontal con respecto al mismo, se extienden en el eje del elemento de arrastre 6a, mediante el dispositivo de arrastre 10b, con el pistón roscado 6. Las figuras 3 y 4 muestran representaciones ampliadas con respecto a ello.

La disposición de monitorización de estado 200, en el ejemplo de ejecución representado, de manera preferente, comprende una, varias o todas las siguientes monitorizaciones de estado:

• monitorización de la posición de la pinza (posición de la pinza de freno 5 en dirección del eje del disco de freno 2a)

• monitorización de estado de la junta, del espacio interno 5c de la sección de aplicación 5a de la pinza de freno 5

• monitorización de la caja caliente, de los participantes de la fricción, forros de freno 3, 3' y disco de freno 2 • monitorización del juego, de los participantes de la fricción, forros de freno 3, 3' y disco de freno 2

• monitorización de la carrera de la palanca, así como de la aplicación (palanca rotativa de freno 9, puente 7) • monitorización del freno de estacionamiento

• monitorización del estado mecánico de las guías de la pinza 4a, 4'a

• monitorización del estado mecánico de las guías del sistema mecánico interno

• monitorización de la histéresis

• monitorización del desgaste total, de los participantes de la fricción, forros de freno 3, 3' y disco de freno 2 • monitorización de desgaste del disco, del disco de freno 2

• monitorización del desgaste individual, de los participantes de la fricción, forros de freno 3, 3' y disco de freno 2

• monitorización de la temperatura

La disposición de monitorización de estado 200 comprende un sensor de la pinza 17, un sensor de desgaste total 18, un sensor de presión 19, un elemento de acoplamiento 21 y una unidad de conmutación 25. Además, la disposición de monitorización de estado 200 puede presentar al menos un sensor de temperatura no mostrado, pero posible.

De este modo es posible detectar una, una pluralidad o toda la información de estado del freno de disco 1:

• medición del grosor del forro, así como del desgaste individual de los participantes de la fricción, forros de freno 3, 3' y disco de freno 2

• medición del desgaste total de los participantes de la fricción, forros de freno 3, 3' y disco de freno 2

• medición de la posición de la pinza, es decir, de la posición de la pinza de freno 5 en la dirección del eje del disco de freno 2a, para sacar conclusiones sobre el estado de la(s) guía(s) de la pinza 4a, 4'a

• medición de la presión del espacio interno de la pinza, es decir, de la presión del espacio interno 5c de la sección de aplicación 5a de la pinza de freno 5, para la monitorización de estado de las juntas de la placa base 8, de las juntas 8a, 8'a de las piezas de presión 6b, 6'b, de las juntas de la tapa 12 y de la carcasa del sensor 13, y similares

• medición de la carrera de la palanca, así como de la carrera de la unidad de aplicación (palanca rotativa de freno 9, así como puente 7)

• medición de la temperatura del sistema de frenado, así como de un equivalente de temperatura (presión) para la monitorización de estado (caja caliente)

• monitorización del freno de estacionamiento, así como plausibilización

• monitorización del estado mecánico de las guías del sistema mecánico interno

• monitorización de la histéresis

• almacenamiento de espectros de carga específicos, de forma descentralizada, en la unidad de frenado, así como en el dispositivo de control 26 y/o en medios de almacenamiento adicionales

Los sensores 17, 18, 19 (y sensor/es de temperatura) están conectados mediante cables o de forma inalámbrica a una unidad de conmutación electrónica 25. La unidad de conmutación electrónica 25 intercambia información mediante cables o de forma inalámbrica (conexión 25a) con el dispositivo de control externo 26. La unidad de conmutación 25, también mediante el sistema sensor en el freno de disco 1 o dentro del mismo, reúne información específica y la envía al dispositivo de control externo 26 para convertirla en espectros de carga específicos.

En este caso, el sistema sensor está estructurado de forma modular, mientras que pueden mantenerse las interfaces en el sistema sensor y desde una unidad de conmutación 25 hacia un dispositivo de control externo 26, independientemente de la extensión del sensor utilizada. De este modo es posible una mejora modular sencilla de las posibilidades de monitorización, ya que la conexión entre la unidad de conmutación 25 y el dispositivo de control externo 26 se mantiene invariable. La evaluación necesaria tiene lugar con la ayuda de un microcontrolador en la unidad de conmutación 25 y/o mediante la unidad de control externa/el dispositivo de control externo 26.

El sensor de la pinza 17 no está colocado en la pinza de freno 5, sino que está dispuesto por fuera de la sección de aplicación 5a de la pinza de freno 5, por debajo del dispositivo de arrastre 10b, paralelamente con respecto al mismo, y detecta sobre una barra soporte 4b del soporte del freno 4, del lado del soporte del freno 4, con el cual el soporte del freno 4 está fijado aquí, de forma fija en el lugar, en un vehículo. El sensor de la pinza 17 se describe en detalle más adelante.

El sensor de desgaste total 18 y el sensor de presión 19, junto con un accionador del husillo 22 y un mecanismo de transmisión planetario 23, forman una unidad de sensor 100. La unidad de sensor 100 y el elemento de acoplamiento 21 están dispuestos en el dispositivo de arrastre 10b, donde el sensor de presión 19 está integrado en una platina del sensor de desgaste total 18.

El elemento de acoplamiento 21 está dispuesto coaxialmente con respecto al pistón roscado 6 y al eje del elemento de arrastre 6' modo de un manguito, sobre el pistón roscado 6 del dispositivo de arrastre 10b, y mediante una sección de accionamiento 21a, en un extremo, está acoplado al pistón roscado 6 de forma resistente a la torsión. El otro extremo del elemento de acoplamiento 21, mediante una sección accionada 21c, está conectado tanto con el accionador de husillo 22, como también con el mecanismo de transmisión planetario 23. El accionador de husillo 22, por su parte, también está acoplado al mecanismo de transmisión planetario 23, que interactúa con el sensor de desgaste total 18.

El elemento de acoplamiento 21 transmite tanto un movimiento de rotación del husillo roscado 6, como también un movimiento de carrera lineal del puente 7. El movimiento de rotación del elemento de acoplamiento 21, de ese modo, se transmite hacia una primera entrada 23a del mecanismo de transmisión planetario 23,

donde el movimiento de carrera lineal del elemento de acoplamiento 21 se transmite al accionador de husillo 22. Mediante el accionador de husillo 22, ese movimiento de carrera, de un modo que no se describe más en detalle, se transforma en un movimiento de rotación y se introduce en una segunda entrada 23b del mecanismo de transmisión planetario 23. El elemento de acoplamiento 21 se describe más adelante.

El elemento de acoplamiento 21, el accionador de husillo 22, el mecanismo de transmisión planetario 23 y el sensor de desgaste total 18 están dispuestos en el curso del eje del elemento de arrastre 6a, de forma consecutiva, partiendo desde el puente 7. El accionador de husillo 22, el mecanismo de transmisión planetario 23 y el sensor de desgaste total 18, como también el sensor de presión 19, están dispuestos dentro de la carcasa del sensor 13, así como en un soporte 27 (véase la figura 6). La carcasa del sensor 13 se extiende a través de la abertura de paso de la pared externa 5d, asociada al dispositivo de arrastre 10b, y se proyecta hacia el exterior, desde la pared externa 5d. La sección de la carcasa del sensor 13 sobresaliente, a modo de una tapa, presenta una ampliación lateral 20 que se extiende verticalmente hacia abajo y presenta tanto una unión hacia una sección de conexión 17f del sensor de la pinza 17, como también la conexión 14.

A la conexión 14 está conectada una conexión 14a, que está conectada a la unidad de conmutación 25. La conexión 14a forma una línea de conexión en común, del sensor de la pinza 17, el sensor de desgaste total 18 y el sensor de presión 19, con la unidad de conmutación 25. Además, la unidad de conmutación 25 presenta una o varias interfaces 24 hacia los sensores. La unidad de conmutación 25, por su parte, está conectada al dispositivo de control 100 con otra conexión 25a. Las conexiones 14a y 25a pueden estar realizadas conectadas mediante cables o de forma inalámbrica.

La figura 5 muestra una vista lateral esquemática del sensor de la pinza 17.

La pinza del sensor 17 comprende una carcasa 17b con la sección de conexión 17f, una barra 17c y un resorte 17e. La carcasa 17b, la barra 17c y el resorte 17e están dispuestos coaxialmente con respecto a un eje del sensor de la pinza 17a. La barra 17c se extiende en dirección del eje del sensor de la pinza 17a y, en un extremo libre, está provista de una sección de contacto 17d. El otro extremo de la barra 17c se extiende hacia la carcasa 17b, en la misma es guiado de forma que puede desplazarse longitudinalmente en esa dirección del eje del sensor de la pinza 17b, y está acoplado a un sensor lineal, por ejemplo un potenciómetro, un sensor de efecto hall, o similares, lo cual no está representado, pero puede comprenderse de forma sencilla. Sobre la barra 17c se coloca el resorte 17e, se apoya en la misma y en un collar 17g que está colocado en el área del extremo libre de la barra 17c y que está conectado de forma fija a la barra 17c. El sensor de la pinza 17, mediante su sección de conexión 17f, está conectado a la carcasa del sensor 13, mediante la conexión 20. La sección de conexión 17f y la conexión 20 están diseñadas como una unión que puede colocarse y separarse nuevamente. La conexión 20 forma tanto un soporte mecánico para el sensor de la pinza 17, como también una conexión eléctricamente conductora para su sensor lineal, con la conexión 14. La conexión 20 también puede presentar otras formas que constituyan un soporte adecuado y a prueba de vibraciones, para el sensor de la pinza 17. Adicionalmente, en la pinza de freno 5 pueden estar proporcionados otros apoyos para el sensor de la pinza 17, que no están mostrados, pero que son posibles. El sensor de la pinza 17 está colocado por debajo de la sección de aplicación 5a de la pinza de freno 5, de manera que el eje del sensor de la pinza 17a se extiende paralelamente con respecto al eje del elemento de arrastre 6a y paralelamente con respecto al eje del disco de freno 2a. De este modo, la sección de contacto 17d del extremo libre de la barra 17c del sensor de la pinza 17 se encuentra en contacto con la barra soporte 4b del soporte del freno 4. Para ello, la sección de contacto 17d, mediante la fuerza del resorte, del resorte 17e, es presionada contra el soporte del freno 4.

De ese modo, un desplazamiento de la pinza de freno 5, en dirección del eje del disco de freno 2a, se transmite al sensor de la pinza 17, ya que el mismo, con su carcasa 7b, mediante la carcasa del sensor 13, está conectado de forma fija a la sección de aplicación 5a de la pinza de freno 5 y experimenta su desplazamiento con respecto al soporte del freno 4 fijo en el lugar, como referencia.

Independientemente de ello son posibles otros puntos de referencia para detectar la posición de la pinza de freno 5; la invención no se limita a la barra soporte como punto de referencia, la misma sólo se utiliza en el ejemplo de ejecución aquí descrito. Como punto de referencia son adecuadas aquí todas las piezas fijas. Las mismas comprenden tanto el soporte del freno 4, como también piezas del eje fijas del vehículo, al que está asociado el freno de disco 1. También es posible un procedimiento inverso,

donde el sensor de la pinza 17, con su carcasa 17b, así como con su sección de conexión 17f, está fijado en una pieza del eje fija en el lugar, así como en el soporte del freno 4. De este modo, el punto de referencia es definido por la pinza de freno 5.

El sensor de la pinza 17, como un sensor lineal, asume las funciones de monitorización:

• monitorización de la posición de la pinza de freno 5

• monitorización del desgaste individual

• monitorización del estado mecánico de las guías de la pinza 4a, 4'a (sin dificultades en la marcha) Mediante la evaluación de la posición de la pinza, es decir, de la posición de la pinza de freno 5, en dirección del eje del disco de freno 2a, al accionarse el freno de disco 1 puede monitorizarse el estado del sistema de guiado de la pinza, así como del apoyo de la pinza (guías de la pinza 4a, 4'a), mediante el sensor de la pinza 17, así como el desgaste del forro individual, del forro de freno 3' del lado posterior.

El sensor de desgaste total 18 (con un mecanismo de transmisión planetario 22 convencional, con dos entradas, que por ejemplo está ilustrado en el documento DE 10 2013 112 813 A1), con monitorización de carrera integrada, presenta las siguientes funciones de monitorización:

• monitorización de desgaste total

• monitorización de desgaste del disco (después del cambio del forro)

• monitorización de la histéresis

• monitorización del estado mecánico de las guías del sistema mecánico interno

• monitorización del freno de estacionamiento

• monitorización de la carrera de la palanca, así como de la aplicación

• monitorización del juego

En la figura 6 se muestra una vista lateral esquemática del elemento de acoplamiento 21 y una vista en sección parcial de una unidad de sensor 100. En la figura 7 se representa una vista en perspectiva esquemática del elemento de acoplamiento 21.

El elemento de acoplamiento 21 comprende una sección de accionamiento 21a, dos secciones de conexión 21b, una sección accionada 21c, lengüetas 21d, salientes internos 21e y salientes externos 21f. El elemento de acoplamiento 21 está dispuesto coaxialmente con respecto al eje del elemento de arrastre 6a.

La sección de accionamiento 21a del elemento de acoplamiento 21, mediante las lengüetas 21d y salientes externos 21f, está acoplada de forma resistente a la torsión a la rueda de acoplamiento 16a del dispositivo de sincronización 16, que pertenece al pistón roscado 6 del dispositivo de arrastre 10b. Además, los salientes internos 21e están enganchados con ranuras del pistón roscado 6 para el guiado axial del elemento de acoplamiento 21, y para el acoplamiento resistente a la torsión.

Dos secciones de conexión 21b dispuestas de forma opuesta conectan la sección de accionamiento 21a y la sección accionada 21c. Cada sección de conexión 21b se compone de dos secciones triangulares, cuyas puntas están conectadas, y donde el lado base de una sección triangular está conectado a la sección de accionamiento 21a, y el lado base de la otra sección triangular está conectado a la sección accionada 21c. De ese modo, la sección de accionamiento 21a y la sección accionada 21c están acopladas de forma rotativa y traslacional.

La sección accionada 21c del elemento de acoplamiento 21, por una parte, está acoplada a la primera entrada 23a del mecanismo de transmisión planetario 23 y, por otra parte, está acoplada al accionador del husillo 22 de modo no descrito en detalle.

El accionador del husillo 22, el mecanismo de transmisión planetario 23, el sensor de desgaste total 18 y el sensor de presión 19 forman la unidad de sensor 100 y están colocados en el soporte 27 de la unidad de sensor 100. La unidad de sensor 100, con el soporte 27, está dispuesta en la carcasa del sensor 13 (véase la figura 4) y, parcialmente, en el orificio de paso de la pared externa 5d de la sección de aplicación 5a de la pinza de freno 5, que está asociado al dispositivo de arrastre 10a.

Para detectar la carrera y para realizar las aplicaciones de monitorización descritas, el movimiento de carrera lineal de la unidad de aplicación (palanca de freno 9, puente 7), mediante el elemento de acoplamiento 21, se transmite al accionador del husillo 22. El mismo, transforma el movimiento lineal del elemento de acoplamiento 21 en una rotación, e introduce el mismo en el mecanismo de transmisión planetario 23 utilizado, mediante la segunda entrada 23b del mecanismo de transmisión planetario 23. Mediante el accionamiento de la segunda entrada 23b, superpuesto a la primera entrada 23a, en el sensor de desgaste total 18 puede detectarse y evaluarse la variación angular correspondiente al movimiento de carrera de la rotación transformada de ese modo. Del mismo modo, mediante la evaluación inteligente de la señal angular puede monitorizarse el freno de accionamiento, en el caso de un accionamiento erróneo, así como la histéresis y el estado del sistema mecánico interno.

El elemento de acoplamiento 21 entre el sensor de desgaste total 18 y el conjunto formado por el puente/husillo (es decir, el puente 7 con los pistones roscados 6, 6' atornillados), de este modo, no sólo introduce en el mecanismo de transmisión planetario 23 del sensor de desgaste total 18 el movimiento de rotación de los pistones roscado 6, 6' provocado mediante los procesos de reajuste, sino que igualmente transmite el movimiento de carrera lineal del conjunto formado por el puente/husillo durante el accionamiento del freno, en el accionador del husillo 22 conectado aguas abajo. Mediante las relaciones de transmisión de las entradas de accionamiento, es decir, la primera entrada 23a y la segunda entrada 23b, del mecanismo de transmisión planetario 23, la medición del movimiento de carrera puede diferenciarse de la medición del desgaste. De este modo, de un modo no descrito aquí en detalle, la primera entrada 23a del mecanismo de transmisión planetario 23 se forma mediante un engranaje planetario, no identificado, del mecanismo de transmisión planetario 23. La segunda entrada 23b del mecanismo de transmisión planetario 23 forma aquí un soporte planetario, no identificado, del mecanismo de transmisión planetario 23.

La pieza de acoplamiento 21, mediante su estructura elástica especial, puede transmitir los movimientos relevantes (rotación, traslación) casi sin juego, pero puede compensar los movimientos radiales debido a variables de perturbación, como vibraciones, etc.

El sensor de presión 19 está integrado en una platina del sensor de desgaste total 18, lo cual no está representado en detalle, pero puede comprenderse fácilmente. Con el sensor de presión 19 son posibles las siguientes funciones de monitorización:

• monitorización de estado de las juntas de la pinza

• monitorización de caja caliente

• plausibilización del juego

Puesto que la presión tiene una relación física con la temperatura (ecuación de estado térmica), mediante una monitorización de la presión interna del espacio interno 5c de la sección de aplicación 5a de la pinza de freno 5, se proporciona una monitorización de caja caliente, mediante una señal equivalente a la temperatura. Igualmente, mediante la monitorización de presión continua del espacio interno 5c puede monitorizarse el estado de las juntas de la pinza. Un descenso de presión repentino, así como un aumento de la presión interna de la pinza, al accionar el freno, podría indicar que las juntas están dañadas.

La disposición 200 para la monitorización de estado del freno de disco 1 se amplía mediante las posibilidades de ampliación modulares de los sensores 17, 18, 19, a modo de módulos, hasta una monitorización de estado integral. Gracias a esto se posibilita una combinación de distintas formas de ejecución.

Partiendo de la variante inicial, con el sensor de desgaste total 18, resultan otras variantes de realización:

• sensor de desgaste total 18 y sensor de presión 19

• sensor de desgaste total 18 y monitorización de carrera, mediante el accionador de husillo 22

• sensor de desgaste total 18 y sensor de posición de la pinza 17

• sensor de desgaste total 18, monitorización de carrera, mediante el accionador de husillo 22 y el sensor de presión 19

• sensor de desgaste total 18, sensor de presión 19 y sensor de posición de la pinza 17

• sensor de desgaste total 18, monitorización de carrera, mediante el accionador de husillo 22 y el sensor de posición de la pinza 17

• sensor de desgaste total 18, monitorización de carrera, mediante el accionador de husillo 22 el sensor de posición de la pinza 17 y el sensor de presión 19

Mediante la estructura modular, del mismo modo, puede prescindirse de distintas variantes de la carcasa y, por consiguiente, de manera preventiva, puede impedirse una inversión adicional que se presenta para variantes adicionales.

Para la transmisión de los datos se utiliza la conexión de datos existente, por ejemplo 14a, hacia la unidad de conmutación 25. La transmisión puede tener lugar mediante una línea de datos analógica en común o mediante una conexión de datos digital, por ejemplo con protocolo de bus.

En el caso de la utilización de una línea de datos analógica, mediante los así llamados multiplexores, se garantiza una lectura secuencial de los datos de monitorización de los sensores individuales. Los mismos forman parte del así llamado ASIC (circuito integrado para aplicaciones específicas), que está dispuesto en la platina disponible del sensor de desgaste total 18.

La conexión de datos digital presenta una utilización del protocolo de bus digital y un maestro en el dispositivo de control externo 26 (por ejemplo EPM).

En una conexión de datos analógica tiene lugar una utilización de multiplexores, para una lectura secuencial de los datos del sensor. Tiene lugar una lectura sincronizada, debido a lo cual se realiza una separación sencilla y sin fallos de las señales (por ejemplo en la unidad de conmutación 25), antes de una transmisión hacia el dispositivo de control externo 26 (por ejemplo EPM).

Para una monitorización de la temperatura, independientemente de la respectiva combinación de los sensores utilizada, la estructura modular puede complementarse en una medición de la temperatura y su interfaz. Es posible una medición de la temperatura tanto dentro, como también fuera, de la pinza de freno 5.

La disposición 200 para la monitorización de estado del freno de disco 1, además, puede disponer de interfaces libres adicionales para el equipamiento posterior de otros sensores.

La disposición 200 para la monitorización de estado del freno de disco 1, con la estructura modular de los sensores, puede utilizarse tanto para frenos de disco aplicados de forma neumática en el área de los vehículos utilitarios, como también en todas las otras clases de frenos de disco.

La invención puede modificarse en el marco de las reivindicaciones que se adjuntan.

Lista de símbolos de referencia

1' Freno de disco

2 Disco de freno

2a Eje del disco de freno

3, 3' Forro de freno

3a, 3'a Placa soporte

3b, 3'b Forro de fricción

4 Soporte del freno

4a, 4'a Guía de la pinza

4b Barra soporte

5 Pinza de freno

a Sección de aplicación

b Sección posterior

c Espacio interno

d Pared externa

, 6' Pistón roscado

a Eje del elemento de arrastre

'a Eje de dispositivo de reajuste

b, 6'b Pieza de presión

Puente

a Resorte de compresión

Placa base

a, 8'a Junta

Palanca rotativa de freno

0 Dispositivo de reajuste de desgaste

0a Dispositivo de reajuste

0b Dispositivo de arrastre

1 Sensor de desgaste

2 Tapa

3 Carcasa del sensor

4 Conexión

4a Conexión

5 Manguito de montaje

5a Acoplamiento

6 Dispositivo de sincronización

6a, 16'a Rueda de acoplamiento

6b Medio de sincronización

7 Sensor de la pinza

7a Eje del sensor de la pinza

7b Carcasa

7c Barra

7d Sección de contacto

17e Resorte

17f Sección de conexión

17g Collar

Sensor de desgaste total

19 Sensor de presión

20 Conexión

21 Elemento de acoplamiento

21a Sección de accionamiento

21b Sección de conexión

21c Sección accionada

21d Lengüeta

21e, 21f Saliente

22 Accionador del husillo

23 Mecanismo de transmisión planetario

23a, 23b Entrada

24 Interfaz

25 Unidad de conmutación

25a Conexión

26 Dispositivo de control

100 Unidad de sensor

200 Disposición

BZ Brida del cilindro de freno

Claims (25)

REIVINDICACIONES

1. Freno de disco (1), preferentemente accionado mediante aire comprimido, en particular para un vehículo a motor, con una pinza de freno (5) diseñada como pinza deslizante, que se superpone a un disco de freno (2), que está colocada guiada de forma desplazable en un soporte del freno (4) fijo en el lugar, con dos forros de freno (3, 3') dispuestos en la pinza de freno (5), que pueden desplazarse en sentido opuesto, un dispositivo de aplicación, en particular con una palanca rotativa de freno (9), dos pistones roscados (6, 6') que están atornillados en un puente (7), donde el puente (7) interactúa con el dispositivo de aplicación, preferentemente con la palanca rotativa de freno (9), con un dispositivo de reajuste de desgaste (11) con un dispositivo de reajuste (10a) que está asociado a un pistón roscado (6') de los pistones roscados (6, 6'), y con un dispositivo de arrastre (10b) que está asociado al otro pistón roscado (6') de los pistones roscados (6, 6'), con un dispositivo de monitorización y un dispositivo de sincronización (16), mediante el cual los pistones roscados (6, 6') están acoplados de manera que un movimiento de torsión de un pistón roscado (6') alrededor de un eje del elemento de reajuste (6'a) provoca un movimiento de torsión correspondiente del otro pistón roscado (6) alrededor de un eje del elemento de arrastre (6a), y de forma inversa, donde el dispositivo de monitorización presenta una disposición (200) para la monitorización del estado del freno de disco (1), con una estructura modular de sensores (17, 18, 19), caracterizado porque la disposición (200) para la monitorización del estado del freno de disco (1) comprende un sensor de la pinza (17) para detectar una posición de la pinza de freno (5) en dirección de un eje del disco de freno (2a), del disco de freno (2), un sensor de desgaste total (18) para detectar un desgaste total de forros de freno (3, 3') y el disco de freno (2) y para detectar una carrera del dispositivo de aplicación, en particular de la palanca rotativa de freno (9), un sensor de presión (19) para detectar una presión de un espacio interno (5c) de una sección de aplicación (5a) de la pinza de freno (5), un elemento de acoplamiento (21) para acoplar el sensor de desgaste total (18) al dispositivo de reajuste (10a) y al dispositivo de aplicación, y una unidad de conmutación (25) que se encuentra conectada a los sensores (17, 18, 19) mediante cables o de forma inalámbrica.

2. Freno de disco (1) según la reivindicación 1, caracterizado porque el sensor de desgaste total (18), con un accionador del husillo (22) y un mecanismo de transmisión planetario (23), están dispuestos coaxialmente con respecto al pistón roscado (6), en el dispositivo de arrastre (10b).

3. Freno de disco (1) según la reivindicación 2, caracterizado porque el sensor de desgaste total (18) y el sensor de presión (19), junto con un accionador del husillo (22) y un mecanismo de transmisión planetario (23), forman una unidad de sensor (100), donde la unidad de sensor (100) y el elemento de acoplamiento (21) están dispuestos en el dispositivo de arrastre (10b).

4. Freno de disco (1) según la reivindicación 3, caracterizado porque el sensor de presión (19) está integrado en una platina del sensor de desgaste total (18).

5. Freno de disco (1) según la reivindicación 3 ó 4, caracterizado porque el elemento de acoplamiento (21) está dispuesto coaxialmente con respecto al pistón roscado (6) y a modo de un manguito, sobre el pistón roscado (6) del dispositivo de arrastre (10b), donde el elemento de acoplamiento (21), mediante una sección de accionamiento (21a), en un extremo, está acoplado al pistón roscado (6) de forma resistente a la torsión, y donde el otro extremo del elemento de acoplamiento (21), mediante una sección accionada (21c), está conectado al accionador del husillo (22).

6. Freno de disco (1) según la reivindicación 5, donde el dispositivo de sincronización (16) presenta ruedas de acoplamiento (16a, 16'a) que están dispuestas en el puente (7) de forma fija en el lugar y de forma giratoria, y de las cuales respectivamente una está acoplada de forma resistente a la torsión con el respectivo pistón roscado (6, 6'), caracterizado porque la sección de accionamiento (21a) del elemento de acoplamiento (21) está acoplada de forma resistente a la torsión con la rueda de acoplamiento (16a) del dispositivo de sincronización (16), que pertenece al pistón roscado (6) del dispositivo de arrastre (10b).

7. Freno de disco (1) según la reivindicación 6, caracterizado porque el elemento de acoplamiento (21) presenta dos secciones de conexión (21b) dispuestas enfrentadas, que conectan la sección de accionamiento (21a) y la sección accionada (21c), y donde cada sección de conexión (21) se compone de dos secciones triangulares, cuyas puntas están conectadas, y donde el lado base de una sección triangular está conectado a la sección de accionamiento (21a), y el lado base de la otra sección triangular está conectado a la sección accionada (21c).

8. Freno de disco (1) según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque el elemento de acoplamiento (21) está acoplado al sistema de transmisión planetario (23), de manera que el elemento de acoplamiento (21) transmite un movimiento de rotación del husillo roscado (6) a una primera entrada (23a) del mecanismo de transmisión planetario (23), y porque el elemento de acoplamiento (21) está acoplado al accionador de husillo (22) de manera que el elemento de acoplamiento (21) transmite un movimiento de carrera del puente (7) como un movimiento de carrera lineal, de forma coaxial con respecto al pistón roscado (6), en dirección del eje del disco de freno (2a), hacia el accionador de husillo (22).

9. Freno de disco (1) según la reivindicación 8, caracterizado porque el accionador del husillo (22) está acoplado al mecanismo de transmisión planetario (23) de manera que el accionador de husillo (22) transforma el movimiento de carrera lineal del elemento de acoplamiento (21) en un movimiento de rotación, y transmite ese movimiento de rotación a una segunda entrada (23b) del mecanismo de transmisión planetario (23).

10. Freno de disco (1) según una de las reivindicaciones 3 a 9, caracterizado porque el elemento de acoplamiento (21), el accionador de husillo (22), el mecanismo de transmisión planetario (23) y el sensor de desgaste total (18) están dispuestos de forma consecutiva en el curso de un eje del elemento de arrastre (6a) del dispositivo de arrastre (10b), partiendo desde el puente (7).

11. Freno de disco (1) según la reivindicación 10, caracterizado porque el accionamiento de husillo (22), el mecanismo de transmisión planetario (23), el sensor de desgaste total (18), y el sensor de presión (19), como unidad de sensor (100), están dispuestos dentro de una carcasa del sensor (13), así como en un soporte (27), donde la carcasa del sensor (13) se extiende a través de una abertura de paso asociada al dispositivo de arrastre (10b), de una pared externa (5d) de la sección de aplicación (5a) de la pinza de freno (5), y se proyecta hacia el exterior con una sección a modo de una tapa, desde la pared externa (5d).

12. Freno de disco (1) según la reivindicación 11, caracterizado porque la sección a modo de una tapa de la carcasa del sensor (13) presenta una ampliación lateral (20) que presenta tanto una conexión que puede conectarse por enchufe a una sección de conexión (17f) del sensor de la pinza (17), como también una conexión en común (14) de los sensores (17, 18, 19).

13. Freno de disco (1) según la reivindicación 12, caracterizado porque la ampliación lateral (20) de la sección a modo de una tapa, de la carcasa del sensor (13), forma un soporte para el sensor de la pinza (17).

14. Freno de disco (1) según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque el sensor de la pinza (17) comprende una carcasa (17b) con la sección de conexión (17f), una barra (17c) y un resorte (17e), donde un extremo libre de la barra (17c) presenta una sección de contacto (17d), donde el otro extremo de la barra (17c) se extiende hacia la carcasa (17b), es guiado en la misma de forma desplazable, en contra de la fuerza del resorte, del resorte (17e), y está acoplado a un sensor lineal.

15. Freno de disco (1) según la reivindicación 14, caracterizado porque el sensor de la pinza (17) está colocado por fuera de la pinza de freno (5) en la sección de aplicación (5a) de la pinza de freno (5), de manera que la sección de contacto (17d) del extremo libre de la barra (17c) del sensor de la pinza (17) está en contacto con una parte/un componente fijo en el lugar del freno de disco (1), o con una parte fija en el lugar de un vehículo, al que está asociado el freno de disco (1) y/o con una sección del componente fijo en el lugar/la parte, y mediante la fuerza del resorte, del resorte (17e), es presionada contra el componente fijo en el lugar.

16. Freno de disco (1) según la reivindicación 15, caracterizado porque el componente fijo en el lugar del freno de disco (1) es el soporte del freno (4).

17. Freno de disco (1) según la reivindicación 16, caracterizado porque el componente fijo en el lugar del freno de disco (1) es una barra soporte (4b) del soporte del freno (4).

18. Freno de disco (1) según la reivindicación 14, caracterizado porque el sensor de la pinza (17) está colocado por fuera de la pinza de freno (5) con su carcasa (17b), en una parte del eje fija en el lugar de un vehículo, al cual está asociado el freno de disco (1), así como en el soporte del freno (4), de manera que la sección de contacto (17d) del extremo libre de la barra (17c) del sensor de la pinza (17) se encuentra en contacto con la pinza de freno (5) y/o con una sección de la pinza de freno (5), y mediante la fuerza del resorte, del resorte (17e), es presionada contra la pinza de freno (5) y/o contra la sección de la pinza de freno (5).

19. Freno de disco (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la disposición (200) para la monitorización de estado del freno de disco (1) presenta al menos un sensor de temperatura dentro y/o fuera de la pinza de freno (5).

20. Freno de disco (1) según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la disposición (200) para la monitorización de estado del freno de disco (1) presenta al menos una interfaz (14) en común para los sensores (17, 18, 19).

21. Procedimiento para la monitorización de estado de un freno de disco (1) según una de las reivindicaciones precedentes, donde

mediante el sensor de desgaste total (18) tiene lugar una detección y una monitorización de un desgaste total de los participantes de la fricción, forros de freno (3, 3') y disco de freno (2), de un desgaste del disco de freno (2) después del cambio de los forros de freno (3, 3'), de una histéresis de un dispositivo de aplicación del freno de disco (1), de una carrera del dispositivo de aplicación, en particular de un puente (7) y/o de una palanca rotativa de frenado (9), y de un juego de los participante de la fricción, forros de freno (3, 3') y disco de freno (2), y porque además se realiza una monitorización de un estado mecánico del sistema mecánico interno del freno de disco (1) y de un freno de estacionamiento,

caracterizado porque mediante un sensor de presión (19) se realizan una monitorización de juntas de un espacio interno (5c) de una sección de aplicación (5a) de una pinza de freno (5) del freno de disco (1), una monitorización de cajas calientes debido a una señal del sensor de presión (19), equivalente a la temperatura, y una plausibilización del juego, y porque mediante un sensor de la pinza (17) se realizan una detección y una monitorización de la posición de la pinza de freno (5), de un desgaste del forro individual de un forro de freno externo o del lado posterior (3') y una monitorización de un estado de guías y/o apoyos de la pinza de freno (5).

22. Procedimiento según la reivindicación 21, caracterizado porque mediante al menos un sensor de temperatura se realizan una detección y una monitorización de temperaturas del freno de disco (1).

23. Procedimiento según la reivindicación 21 ó 22, caracterizado porque una transmisión de datos de las señales de los sensores (17, 18, 19) tiene lugar mediante una línea de datos analógica en común y/o mediante una conexión de datos digital.

24. Procedimiento según la reivindicación 23, caracterizado porque una transmisión de datos de las señales de los sensores (17, 18, 19) mediante una línea datos analógica en común tiene lugar como una transmisión de datos analógica de las señales de los sensores (17, 18, 19) mediante multiplexores, por medio de una lectura secuencial de los datos de monitorización de los sensores individuales.

25. Procedimiento según la reivindicación 23, caracterizado porque una transmisión de datos de las señales de los sensores (17, 18, 19) mediante una línea datos digital en común tiene lugar como una transmisión de datos digital de las señales de los sensores (17, 18, 19) mediante la utilización de un protocolo de bus digital, donde un maestro está dispuesto en un dispositivo de control externo (26).